关键词：混凝土结构；超限抗震
1 基本情况
广州琶洲香格里拉酒店项目位于广州市海珠区，广州国际会议展览中心东侧，在建的黄洲大桥西侧，北临珠江，南靠新港东路，长约240米，宽约200米。整个项目包括一座37层的酒店（塔楼高32层，裙楼5层）和宴会大厅，以及2层地下车库。
2 抗震设防标准
（1）抗震设防烈度：7度。
（2）本工程属丙类建筑，按本地区设防烈度采取抗震措施。
3 基本数据
（1）场地类别：Ⅱ类。
（2）土层等效剪切波速为168.4m/s-173.8m/s,场地覆盖层厚度约13.5m-17.4m，砂土液化等级综合评定为严重，属于抗震不利地段。
（3）持力层名称：微风化岩层，埋深约10.90m-23.70m，地基承载力特征值fak=4500KPa，岩石天然湿度下单轴抗压强度的标准值fr=13.5Mpa。
（4）桩型为冲孔/钻孔灌注桩，桩端埋深约15-20m。
4 建筑结构布置和选型
（1） 主楼高度（±0.00以上）140.7m，地面以上结构层为38层，其中出屋面一层，高度为4.7m。
（2） 裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上结构层为4层。
（3） 塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设两道110mm宽抗震缝分开。建筑物总高度为136.0m，总平面尺寸为195m×122m。其中塔楼部分（转换层以上）平面尺寸为72米×18米，长宽比L/B＝4
（4） 塔楼质心有微小的向上偏心（以底端为原点）。
（5） 结构形式简单、平面形状规则、布置均匀；结构层第5层为转换层，竖向构件布置不连续。
（6） 本工程为现浇钢筋混凝土结构，楼盖整体性好。
（7） 结构类型：框架―剪力墙结构，属于复杂类型。
（8）抗震等级：本工程塔楼的框架和核心筒为一级抗震。由于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，地下一层的抗震等级与上部结构相同。其余部分裙楼及其地下一层与主楼相连，一级抗震。
（9） 结构概况：
整个大楼的设计采用框架―剪力墙结构形式，分为两级结构，转换层以下布置了21根巨型框支柱，剪力墙及承重柱均落地直至基础，由剪力墙、的框架柱和框架梁形成第一级结构，承受水平力和竖向荷载，而楼面及次梁作为第二级结构，只承受竖向荷载并传递到第一级结构上。
5 结构分析主要结果
（1）计算软件：PKPM系列结构分析软件SATWE模块（2002规范版本） 中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制。
（2）楼层自由度为3（刚性楼板）。
（3）周期调整系数：0.8。
（4）主楼结构总重：2291152.81 KN （SATWE）。
（5）基底地震总剪力：32581 KN（X向）36421 KN（Y向）（SATWE）。
（6）扭转位移比：1.3。
（7）转换层的上下刚度比：0.6027。
（8）最大轴压比：n=0.85。
（9）最大层位移角为1/941，在17层（SATWE）。
（10）时程分析采用人工模拟的加速度时程曲线，选用了两组实测波和一组场地人工波进行弹性动力时程分析。弹性阶段的时程分析，构件内力，侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。
6 计算结果小结（与规范要求对比）：
（1）在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。
（2）墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求，转换层以上柱子轴压比小于［0.85］，框支柱轴压比小于［0.6］。
（3）按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δμ/h =1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.6.3条要求的1/800。
（4）塔楼满足（JGJ3-2002）关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729，不大于0.85的规定。
（5）塔楼满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。
（6）除转换层外，塔楼各层均满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%，并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定。
（7）塔楼满足（JGJ3-2002）第E.0.2条关于转换层上部结构与下部结构的等效侧向刚度不应大于 1.3 的规定。
（8）除转换层外，塔楼各层均满足（JGJ3-2002）第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80% 的规定。
（9）塔楼满足（JGJ3-2002）第5.4.4条关于结构稳定性的规定。
（10）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.13条关于各楼层对应于地震作用标准值的楼层水平地震剪力系数不小于表3.3.13的规定。
（11）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.5条关于按时程曲线计算所得的结构底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的规定。
（12）结构薄弱层弹塑性层间位移符合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第5.5.5条关于弹塑性层间位移角（1/164）小于1/100的规定。
7 其它需要说明的问题
本工程在三种超限条件（高度、高宽比、体型规则性）中，高度超限13.3%，高宽比满足规范及规程的有关要求，结构平面形状规则，竖向不规则。
主要超限抗震措施包括：
（1）为避免大楼整体结构之间形状的不规则，引起不利于抗震的情况，在主楼和裙楼之间设置110mm宽抗震缝两道，缝的两侧设置双柱，地下室、基础不用设缝。
（2）转换层位于第5层，框架柱和剪力墙的抗震等级根据《高规》表4.8.2和表4.8.3 规定提高一级，为特一级。
（3）首层、设备夹层、避难层、屋面层楼板加强,板厚为180mm，中央核心筒板厚加强为150mm,配筋相应加强，设双向双层钢筋网。
（4）薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数，按照《建筑抗震设计规范》进行弹塑性变形分析和验算，并采取有效的抗震构造措施。
关键词：混凝土结构；超限抗震
1 基本情况
广州琶洲香格里拉酒店项目位于广州市海珠区，广州国际会议展览中心东侧，在建的黄洲大桥西侧，北临珠江，南靠新港东路，长约240米，宽约200米。整个项目包括一座37层的酒店（塔楼高32层，裙楼5层）和宴会大厅，以及2层地下车库。
2 抗震设防标准
（1）抗震设防烈度：7度。
（2）本工程属丙类建筑，按本地区设防烈度采取抗震措施。
3 基本数据
（1）场地类别：Ⅱ类。
（2）土层等效剪切波速为168.4m/s-173.8m/s，场地覆盖层厚度约13.5m-17.4m，砂土液化等级综合评定为严重，属于抗震不利地段。
（3）持力层名称：微风化岩层，埋深约10.90m-23.70m，地基承载力特征值fak=4500KPa，岩石天然湿度下单轴抗压强度的标准值fr=13.5Mpa。
（4）桩型为冲孔/钻孔灌注桩，桩端埋深约15-20m。
4 建筑结构布置和选型
（1） 主楼高度（±0.00以上）140.7m，地面以上结构层为38层，其中出屋面一层，高度为4.7m。
（2） 裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上结构层为4层。
（3） 塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设两道110mm宽抗震缝分开。建筑物总高度为136.0m，总平面尺寸为195m×122m。其中塔楼部分（转换层以上）平面尺寸为72米×18米，长宽比L/B＝4
（4） 塔楼质心有微小的向上偏心（以底端为原点）。
（5） 结构形式简单、平面形状规则、布置均匀；结构层第5层为转换层，竖向构件布置不连续。
（6） 本工程为现浇钢筋混凝土结构，楼盖整体性好。
（7） 结构类型：框架—剪力墙结构，属于复杂类型。
（8）抗震等级：本工程塔楼的框架和核心筒为一级抗震。由于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，地下一层的抗震等级与上部结构相同。其余部分裙楼及其地下一层与主楼相连，一级抗震。
（9） 结构概况：
整个大楼的设计采用框架—剪力墙结构形式，分为两级结构，转换层以下布置了21根巨型框支柱，剪力墙及承重柱均落地直至基础，由剪力墙、的框架柱和框架梁形成第一级结构，承受水平力和竖向荷载，而楼面及次梁作为第二级结构，只承受竖向荷载并传递到第一级结构上。 转贴于
5 结构分析主要结果
（1）计算软件：PKPM系列结构分析软件SATWE模块（2002规范版本） 中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制。
（2）楼层自由度为3（刚性楼板）。
（3）周期调整系数：0.8。
（4）主楼结构总重：2291152.81 KN （SATWE）。
（5）基底地震总剪力：32581 KN（X向）36421 KN（Y向）（SATWE）。
（6）扭转位移比：1.3。
（7）转换层的上下刚度比：0.6027。
（8）最大轴压比：n=0.85。
（9）最大层位移角为1/941，在17层（SATWE）。
（10）时程分析采用人工模拟的加速度时程曲线，选用了两组实测波和一组场地人工波进行弹性动力时程分析。弹性阶段的时程分析，构件内力，侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。
6 计算结果小结（与规范要求对比）：
（1）在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。
（2）墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求，转换层以上柱子轴压比小于［0.85］，框支柱轴压比小于［0.6］。
（3）按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δμ/h =1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.6.3条要求的1/800。
（4）塔楼满足（JGJ3-2002）关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729，不大于0.85的规定。
（5）塔楼满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。
（6）除转换层外，塔楼各层均满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%，并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定。
（7）塔楼满足（JGJ3-2002）第E.0.2条关于转换层上部结构与下部结构的等效侧向刚度不应大于 1.3 的规定。
（8）除转换层外，塔楼各层均满足（JGJ3-2002）第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80% 的规定。
（9）塔楼满足（JGJ3-2002）第5.4.4条关于结构稳定性的规定。
（10）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.13条关于各楼层对应于地震作用标准值的楼层水平地震剪力系数不小于表3.3.13的规定。
（11）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.5条关于按时程曲线计算所得的结构底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的规定。
（12）结构薄弱层弹塑性层间位移符合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第5.5.5条关于弹塑性层间位移角（1/164）小于1/100的规定。
7 其它需要说明的问题
本工程在三种超限条件（高度、高宽比、体型规则性）中，高度超限13.3%，高宽比满足规范及规程的有关要求，结构平面形状规则，竖向不规则。
主要超限抗震措施包括：
（1）为避免大楼整体结构之间形状的不规则，引起不利于抗震的情况，在主楼和裙楼之间设置110mm宽抗震缝两道，缝的两侧设置双柱，地下室、基础不用设缝。
（2）转换层位于第5层，框架柱和剪力墙的抗震等级根据《高规》表4.8.2和表4.8.3 规定提高一级，为特一级。
（3）首层、设备夹层、避难层、屋面层楼板加强，板厚为180mm，中央核心筒板厚加强为150mm，配筋相应加强，设双向双层钢筋网。
（4）薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数，按照《建筑抗震设计规范》进行弹塑性变形分析和验算，并采取有效的抗震构造措施。
关键词：超限高层；建筑抗震设计；专项审查；桩基
中图分类号：TU473文献标识码： A
1、超限高层建筑的概述
超限高层是指超过规范要求限制的高层建筑。 超限高层审查是在项目的初步设计阶段，按国家建设部要求，申请全国超限高层审查委员会组织专家从技术角度进行多方论证，力求在抗震、消防等方面保证建筑物的质量安全。“小高层”和“超高层建筑”都是“民间说法”，不规范。超限高层的高度和层数并没有统一的“定数”。对混凝土框架剪力墙结构的高层建筑，超过120米为超限高层；混合剪力墙结构为100米以上；有错层的为80米以上；网架结构的为55米以上；而网架无盖结构为28米以上。无论建筑物多高，超限高层都对工程技术质量提出了更高的挑战。
建设部早在2002年就了111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》，明确了在各省、自治区、直辖市对此类工程的管理应由相应省级建设行政主管部门负责。并规定若在抗震设防区内进行超限高层建筑工程建设，建设单位应在初步设计阶段向当地省级建设行政主管部门提出专项报告，可见政府对此工作的重视程度。
2、超限高层建筑工程抗震设计研究的作用和意义
在我国经济的发展和全球经济一体化的大趋势下，我国基础设施的建设发展也突飞猛进，出现了各个行业的流动资金开始往基础设施建设汇集的现象。超高层建筑工程是在人们对空间成分利用的前提下应运而生的，这反映了人们对充满时代感和现代感的城市生活的追求。但是问题也随之而来，因为超限高层建筑工程自身的结构特点已经超出了我国对建筑工程的理解和规定，抗震也成为摆在超高建筑工程面前的重大难题。尤其是这几年以来我国地震灾害频发，汶川、玉树和雅安地震的发生造成建筑物的破坏更是让我们触目惊心。建筑物的抗震安全性是人民生命财产安全的重要保障。所以，我们要正确认识到在发展过程中存在的问题，提高超限高层建筑工程抗震设计的能力。完善超限高层建筑的抗震设计既与人民生命财产安全密不可分，又是社会发展的需要所在。
3、抗震设计的主要要点
针对建筑物悬挑过大的结构设计，应充分考虑其质量的大小，对质量较大的部位，应该避免由偏心所造成的扭转，同时还要考虑竖向的地震作用。对于立面开大洞的结构设计，应注意加强洞口四角以及边缘。而对于有转换层的建筑，利用厚板转换的不利的，一般采用的是梁式转换，并且避免多级复杂的转换。
超限高层建筑抗震设计的基本要求就是要对框架结构、普通剪力墙结构的高度进行超限的程度控制，应考虑现实的情况，遵守高规中结构的最大使用高度，并且控制好抗震措施，如材料强度等级、体型布置、抗震等级、配筋率、轴压比等方面应采取比规范更严格的要求，以满足提高结构延性的要求。对于筒体结构或者是框剪结构的建筑，要注意6度或者7度设防的时候，高度不得超过规范最大适用高度的30%，而8度则不能超过最大适用高度的20%。同时，在房屋高度，高宽比和体型规则方面，必须要有一点或者一点以上符合相关规范、规程的要求。
4、严格审查
首先，我们现在设计高层建筑的抗震分析方法与规范都是建立在目前的科学技术水平之上的。规范中所推荐的反应谱法与时程分析法等并不完善，它们都采用了一系列的假定，特别是反应谱法，它把整个高层建筑假定为一个质量串，认为它们的重心都在一条垂线上，而且分析时只考虑了峰值加速度，频谱组成仅近似地考虑了振型耦合，对持续时间根本就不考虑，而这些恰恰是对结构输入地震能大小影响十分关键的因素。由于以上原因，我们必须要求建筑非常规则，方能适用于我们现行规范的计算方法。如果规则性方面超出规范太多，则书本上的计算方法已不适用，电算输出的结果的可靠性也就成了问题。而一般设计人员常常认为我们计算结果满足规范就可以了，而忽略了计算方法本身的适用范围，当然对超限高层控制的目的，就是要保证在现有的设计水平下，使被审查的工程都能在现有计算方法适用范围之内，以保证其计算结果的可靠、安全。
其次，我们选用的结构类型都有一定的适用范围，超过了这个范围，我们采取的构造措施通常会缺乏实践的经验，而且会给可行性、技术合理性、经济性带来很大问题，因此对各种类型的结构，规范都限定了固有的适用高度。例如A级高层建筑超过了限值高度，那么就要按B级高度的高层建筑进行设计，其实质是要提高其结构的抗震等级。
最后，对高宽比的控制主要是为了保证结构的整体稳定性，并对总刚度、经济合理性、承载能力进行宏观控制，使主结构受力更加合理均衡、易满足变位条件，以保证正常的使用与造价的控制。
5、高层建筑桩基的施工工艺
高层建筑桩基施工技术首先是（1）在施工的时候对于方案的编制；（2）在施工之前要制定好工程的进度再根据总进度确定桩基的施工计划。（3）施工的时候要注意安全的保证、质量的保证以及文明的施工等。（4）为了保证施工工艺的合理性，在施工前应进行试桩，再在此基础上提取确定参数。由于城市化进程的加快，目前对高层建筑桩基施工工艺有了更高的要求。
5.1、预制的混凝土桩与钢制桩的沉桩
预制混凝土的形式包括管状型的桩和方形的桩两种，钢制的桩包括有钢管桩和H型的钢制桩两种。以上这些桩沉桩的方法最主要的是铁锤击打法、静力压桩法以及水流冲击沉桩法，但有的时候也会才用振动式沉桩的办法。这几种沉桩的方法中用铁锤击打深入法、静压力沉桩和振动沉桩的办法在所有沉桩过程中都会出现挤压土壤，即挤土的现象出现。而在这种现象出现的时候一定要注意采取措施以减少挤压土壤对周边环境的破坏。
5.2、灌注泥桩的成桩法
灌注泥桩成孔的方法主要包括干作业成孔、泥浆护壁成孔以及沉管成孔这几种成孔方法。而在成孔完成钢筋笼、混凝土安置浇筑上之后才会形成灌注沉桩。泥浆护壁成孔一般有正反循环泥浆护壁成孔与冲击成孔这两种方法。前者特别适用于淤泥以及淤泥质土，但是在应用的时候也要注意泥浆的护壁，特别是防止护壁的倒塌；后者适用于碎石和粘土，也可以在沙质土以及粉质土中使用。
6、结语
本文主要是通过超限高层建筑抗震设计的主要作用和意义进行的，同时对抗震设计的基本思路和原则，主要要点和高层建筑桩基的施工工艺作了探讨。这对提高我国超限高层建筑领域的水平和技能，都有着重要的作用和意义。
参考文献：
[1]姜文辉,李智.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].广东土木与建筑,2008,01:14-16.
关键词：超限高层建筑、抗震设计、分析
中图分类号：TU97文献标识码： A
一、前言
改革开放以来,我国经济快速增长,城市化进程明显加快,大量农村人口迅速向城市集中,由此造成城市人口数量的不断膨胀,对房屋的需求也急剧增加。为了缓解城市人口对房屋需求的压力,越来越多的高层、超高层建筑如雨后春笋般出现在各大、中城市。超高层建筑,除了具有充分利用有限的土地面积,最大限度利用地上建筑使用空间外,还具有强烈的标志性及展示性作用,从而往往能成为区域性、地标性建筑或成为城市“名片”。
然而，尽管城市中的超高建筑越来越多,但目前却没有统一的方法和明确的依据来对超限工程进行抗震设计,多数情况下还是要依靠工程师和专家们的结构概念和经验来把握,而其可靠程度,限于现今的技术水平一般只能作出定性结论,还很难作出定量的描述。以下本文就超限高层建筑工程抗震设计方面内容作出简要分析，供广大同行参考。
二、超限高层建筑工程抗震设计研究的作用和意义
随着我国经济的快速发展，在全球经济一体化的趋势下，我国基础设施的建设发展有了突破性进展，出现了各个行业的流动资金开始往基础设施建设汇集的现象。超高层建筑工程是在人们对空间的成分充分利用的前提下应运而生的，这反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。但是，问题也随之而来，因为超限高层建筑工程自身的结构特点已经超出了我国对建筑工程的规定，抗震也是摆在超高建筑工程面前的重大难题。尤其是这几年以来我国地震灾害频发，汶川和玉树地震的发生造成对建筑物的破坏，更是让我们触目惊心。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分。所以，我们要正确认识到在发展过程中存在的问题，认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。完善超限高层建筑的抗震设计是人民生命财产安全的重要保证，也是社会发展的需要所在。
三、超限高层建筑工程抗震设计的原则和基本内容
1、超限高层建筑工程抗震设计的原则
在建筑物抗震设计上，我国遵循这样三条原则“：小震不坏、中震可修、大震不倒”。 第一，小震不坏。当建筑物遇到多遇地震时，其结构没有遭受到损坏，无需修理就可以继续使用。在这个原则下，一般是对建筑结构的承载力进行验算，是建筑工程抗震设计第一阶段的弹性设计。第二，中震可修。当建筑物遇到设防地震时，建筑物可能发生一定程度的损坏，经过修补之后就可以继续投入使用。这要求建筑设计时考虑到建筑结构的非线性弹塑性变形和承载力，是第二阶段的弹塑性变形验算。第三，大震不倒。当遭受到罕遇地震影响时，建筑物不会发生倒坍等威胁人民生命财产安全的重大事故。这一阶段的设计是前面两个阶段验算和设计的分析过程，并采取相应的抗震措施和技术来提高建筑物的抗震性能。
2、基本内容
第一，当超限高层建筑物采用钢筋混凝土框架结构和抗震墙结构时，其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度。当采用的是抗震墙结构和筒体结构时，建筑工程为 9 度设防时，其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度；建筑工程为 8 度设防时，其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的120%；建筑工程为 7 度和 6 度设防时，其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的 130%。第二，超限高层建筑物设计时，其高度、高宽比和体型规则性这三者中至少有一项需要满足《建筑
抗震设计规范》的要求。第三，在进行抗震设计时，至少要采用两种力学模型来计算分析建筑物的受力情况，其计算程序需要经过有关行政部门的鉴定许可。第四，为保证超限高层建筑的安全性，应采取比《建筑抗震设计规范》更严格的抗震措施。第五，当超限高层建筑物有明显薄弱层时，还应进行结构的弹塑性时程分析。
四、超限结构抗震设计要点
1、高度和高宽比超限建筑
a. 尽可能采用适用高度较高的结构类型, 如钢筋混凝土框架结构房屋高度超限时, 可改用框架-剪力墙结构。
b. 验算结构整体抗倾覆稳定性, 验算在侧向力最不利组合情况下桩身是否会出现拉力或过大的压力, 并进行风荷载或地震作用下的舒适度验算, 控制顶点位移及层间侧移, 当侧移无法满足要求时, 可考虑利用建筑设备层和避难层空间, 沿竖向设置若干层伸臂桁架或腰桁架。
c. 适当降低底部竖向构件在最不利荷载组合下的轴压比并加强配筋, 当轴压比不满足要求且构件截面再增大有困难时, 可采用钢或其它组合构件与混凝同组成的结构。
d. 要有足够的埋置深度, 考虑重力二阶效应, 并进行风荷载作用下的舒适度验算。
2、平面规则性超限建筑
a. 采用弹性楼盖模型, 或按分块刚性楼板+局部弹性板进行计算, 并考虑扭转耦联效应。
b. 对于凹凸不规则和楼板局部不连续的情况,采取符合楼板平面内实际刚度变化的弹性楼板计算模型。
c. 对于楼板应力集中部位( 凹凸部位及洞口四角) 和弱连接的楼板, 应采用加大楼板厚度、增加板内配筋、配置集中配筋的边梁、配置 45°斜向钢筋等方法予以加强。凹口部位可增设部分拉梁或拉板, 以改善这些薄弱部位的刚度和延性, 提高其抗震性能。
d. 当平面过于不规则、楼板连系过弱或建筑物超长时, 可通过设置变形缝将结构分成若干个子结构。对结构扭转效应明显的超限高层建筑, 应尽量使抗侧力构件在平面布置中对称、均匀, 避免过大偏心,并尽量加大竖向构件的抗侧刚度和强度。
3、竖向规则性超限建筑
a. 立面收进引起超限, 如有可能则宜采用台阶形多次内收的立面, 确保结构位移沿竖向没有突变,并使结构扭转效应控制在合理范围内； 宜加强收进部位的竖向构件及楼板； 立面收进若造成偏心, 则底部结构会因扭转而产生较大内力, 故应加强底部周边构件的配筋, 并补充进行静力非线性分析和时程分析, 验证结构的抗震性能, 确定结构的薄弱部位。
b. 连体建筑的连体部位及其周边应采用弹性楼板计算, 并控制连接部位的层数, 且两塔楼层刚度差异不宜过大, 连接体与主体宜用弱连接，如铰接等；连接体结构自身重量应尽量减小, 故应优先采用钢结构或型钢混凝土结构等。
c. 对于立面开大洞的建筑, 应加强洞口四角及洞边, 避免在小震时洞角开裂。
d. 对于悬挑建筑, 应考虑竖向地震作用； 当悬挑质量较大时, 应避免偏心造成的扭转。
e. 对于带转换层的高层建筑, 尽量避免多级复杂转换, 优先采用梁式转换, 慎用厚板转换。尽量强化和提高转换层下部结构侧向刚度、抗震承载能力和延性, 并控制转换层的设置高度； 结构分析时除检查结构位移和刚度有无突变外, 还应重点检查框支柱所承受的地震剪力和轴压比； 采取有效措施减少转换层上、下结构等效剪切刚度和承载能力的突变；加强转换层楼板、转换构件、框支梁、框支柱、框支层上部剪力墙(包含筒体)及落地剪力墙(包含筒体)的抗震构造措施。
五、结束语
随着抗震技术和理念的快速发展，抗震设计的重要性也日益凸显出来，而超限高层建筑工程结构复杂，抗震设计要求高，这也就要求设计者必须不断提高自身知识修养，借鉴他人抗震设计经验，运用最新抗震技术和措施提高建筑物的抗震性能。转变思想观念，多方面借鉴相关知识和概念，从其他地方激发设计灵感，转变刚性为主的抗震模式，努力实现抗震设计理念的创新，开创超限高层建筑工程抗震设计的新局面，为老百姓打造更加安全的建筑物。
参考文献：
[1] 徐培福 戴国莹：《超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究》，《土木工程学报》，2005年01期
[2] 侯伟雄：《提高建筑物抗震性能措施探讨》，《科技风》，2010年11期
超高层建筑高度要求与结构类型和抗震烈度密不可分，超高层结构设计要进行两种方法以上的抗震核算，并且进行抗震设防专项审查。世界超高层建筑有迪拜哈利法塔，高828m；广州塔，高600m、上海环球金融中心，高492m等。超高层建筑因其超高的高度而具有不同于普通建筑和高层建筑的特点。首先，对于超高层建筑，传统的砖、石等材料已难以适用，其结构类型也更具选择多样性，如钢筋混凝土结构、全钢结构和混合结构等。其次，超高层建筑的垂直交通与消防，由于其超高的高度，较依赖于垂直交通，同时也给消防增加了困难，这就要求超高层建筑的每一层都需设置灵敏的烟雾报警器、自动喷淋和适当的避难所。最后，超高层建筑通过对风作用效应、重力荷载作用效应、施工过程的影响、空间整体工作计算、结构整体内力与位移、抗震性能等设计计算分析，进而提高超高层的抗震性和安全性。
2超高层建筑结构抗侧刚度设计与控制
为了提高超高层建筑的抗震性，其足够的结构侧向刚度必不可少。足够的结构侧向刚度不仅可以保障建筑物的安全性、抗震性，还可在一定程度上有效抵抗建筑结构构件的不利受力情况及极限承载力下的安全稳定性。设计超高层建筑的结构抗震侧向刚度，应重点从其结构体系和刚度需求进行。
2.1结构设计。结构初步设计根据建筑高度和抗震烈度确定高度级别和防火级别。超高层结构设计首先满足规范要求的高宽比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭转不规则发生：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，扭转位移比不大于1.4；最大层间位移角不大于规范限值的0.4倍时，扭转位移比不大于1.6；混凝土结构扭转周期比不大于0.9，混合结构及复杂结构扭转周期比大于0.85。最后设计过程中严格控制偏心、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、承载力突变、刚度突变等现象。满足结构设计规范的同时，还应考虑建筑师的设计意图和功能需求，同时满足设备专业设计要求。结构平面的规整程度直接影响着抗震设计的强弱，尽量采用筒体结构，以使得承受倾覆弯矩的结构构件呈现为轴压状态，且其中的竖向构件应最大程度的安置在建筑结构的外侧。各竖向构件和连接构件的受力合理、传力明确，降低剪力滞后效应，杜绝抗震薄弱层产生。
2.2结构侧向刚度控制。超高层建筑的抗震性能设计主要与结构侧向刚度的最大层间位移角和最小剪力限制相关。对于层间位移角限值，其是衡量建筑抗震性的刚度指标之一，地震作用应使得建筑主体结构具有基本的弹性，保证结构的竖向和水平构件的开裂不会过大。同时，因超高层建筑的底部楼层、伸臂加强层等特殊区域的弯曲变形难以起主导作用，所以应采取剪切层间位移或有害层间位移对其变形进行详细的分析与判断。对于最小地震剪力，其最重要的两个影响因素是建筑结构的刚度和质量，当超高层建筑难以达到最小地震剪力要求时，设计人员应该结合具体情况适度的增加设计内力，提高其抗震能力和稳定性，然而，当不能满足最小地震剪力时，还需通过重新设计或调整建筑结构的具体布置或提高刚度来提高建筑物在地震作用下的安全性，而非单纯增高地震力的调整系数。
3超高层建筑的性能化抗震设计
超高层建筑的抗震性能设计，国内主要根据“三个水准，两个阶段”，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。超高层建筑来说，其建筑工程复杂、高度极高、面积大、成本高，一旦受到地震损害，其损失程度会更高，因此，必须充分考虑各方理论、实际情况和专家意见，兼顾经济、安全原则，定量化的展开超高层建筑的性能化抗震设计。同时，相关文件虽针对超高层建筑结构的性能化设计制定了较具体且系统的指导理念，涉及宏观与微观两个层面。但是，由于结构构件会受到损坏，且损坏与整体形变情况的分析计算都需进行专业的弹塑性静力或动力时程计算，而目前我国尚未形成相关的定量化的评价体系，因此，设计人员应在积极参考ATC-40和FEMA273/274等规范。此外，对于弯曲变形为主导的建筑结构，在大震作用后应尤其注重构件承载力的复核。
4超高层建筑多道设防抗震设计
除了上述注意事项外，针对超高层建筑进行抗震性设计时，还因注重设计多道的抗震防线。多道抗震防线是指一个由一些相对独立的自成抗侧力体系的部分共同组成的抗震结构系统，各部分相互协同、相互配合，一同工作。当遭遇地震时，若第一道防线的抗侧移构件受到损害，其后的第二道和第三道防线的抗侧力构件即会进行内力的重新调整和分布，以抵御余震，保护建筑物。目前，我国超高层建筑主要依靠内筒和外框的协同工作来达到提供抗侧刚度的目的，包含两种受力状态：首先，建筑的内外结构通过楼板和伸臂析架来协调作用，进而使得外部结构承受了较多的倾覆弯矩和较少的剪力，而内筒则承受了较大的剪力和一些倾覆弯矩，广州东塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉网格筒或巨型支撑框架为代表的建筑外部结构，其十分强大，依靠楼板的面内刚度，外部结构即可同时承受较大的倾覆弯矩和剪力，如广州西塔。
5结语
关键词:超高层 建筑 抗震 设计
中图分类号：TU2文献标识码： A
前言
随着高层建筑的迅猛发展，建筑的多功能要求，超高层建筑越来越多，许多建筑采用底部大裙房、上部多座塔楼的建筑形式。这些复杂的建筑形式的出现给其结构抗震分析以及抗震设计带来了许多新的问题。
一、超高层建筑设计基本要求
1、针对建筑物的整体稳定性、承载程度以及整体延伸性等多个方面进行综合考虑
在工程的设计中，对于结构的构建必须要符合安全的要求，还有对可能出现薄弱部分的进行建筑加强，采取必要的措施，提高建筑物整体的抗震能力，当然对于建筑物所要承受的竖向荷载来说，基本的构建不可以成为主要的耗能构件。
2、尽量的设置多层次的抗震防线
对于每一个建筑物来说，一个良好的抗震体系必须要由多个延伸性较好的分体构成，多个构件结合在一起工作，起到很好的配合作用也不会相互影响。在高层建筑中会设立很多的抗震防线，这主要是因为在一次强烈的地震过后必定会经历多次的余震，但是如果只有一道抗震防线，那必定很难保证建筑物的整体安全性和稳定性，所以必须要在建筑中设立多个抗震防线，当然对于建筑物内部中的构件之间的关系也不能忽视，对于每一个楼层来说，在使用的主要耗能构件发生屈服之后，必须要对其进行弹性检测，使其可以拥有时间较长的抗倒塌能力。
3、地震波的选择要求
对超高层建筑，必要时考虑长周期地震波对超高层结构的影响。输入地震加速度时程曲线应满足地震动三要素要求，即有效加速度峰值、频谱特性和持时要求。对超高层建筑，在波形的选择上，在符合有效加速度峰值、频谱特性和持时要求外，满足底部剪力及高阶振型的影响，如条件许可，地震波的选取，尚应考虑地震的震源机制。
二、超高层结构反应谱分析要点
反应谱理论是现阶段建筑抗震分析的基本理论。对于设计人员，反应谱分析主要是地震动参数的选取和结构基本信息的输入。反应谱分析的关键是对计算结果进行分析，判断计算结果是否合理。
1、两个不同力学模型的三维计算软件
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，(简称抗震规范)3．6．6条规定：复杂结构多遇地震下应采用不少于两个的不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力和位移计算：《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)(简称高层规程)亦有相关规定。目前国内常用的计算软件如SATWE、PMSAP、ETABS、MIDAS均属于“不同力学模型的三维空间分析软件”，小震下的弹性反应谱分析可任选其中两个程序进行计算。
2、关于超长周期反应谱
超限高层建筑大多为高柔结构，周期较长，有些甚至超过6．0s。例如天津津塔项目，主楼总高度330m，结构第1周期达到7．60s。抗震规范5．1．4条规定，周期大于6．0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究。
3、层间位移角限值
超高层钢结构的层问位移角限值按照抗震规范要求取1／300。超高层混凝土结构层问侧移角限值在高层规程中规定：高度等于或大于250m的高层建筑，其层间位移角部不宜大于1／500；高度在150~250m之间的高层建筑，层间位移角限值可采用“表4．6．3数值”与1／500线性插值取用。要注意高层混凝土规程第4．6．3条小注：“楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响”。
4、剪重比调整
抗震规范5．2．5条和高层规程3．3．13条提出了“最小地震剪力系数”要求。由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3．5s的结构，计算得到的水平地震作用下的底部总剪力太小。换言之，就是结构 ‘柔”，受到的地震力太小，从偏于安全的角度考虑，人为地提高地震剪力以保证结构设计的安全性。最小剪力系数取值在3．5s开始减小，至5s后不再下降。考虑大于5s的结构多为超高超限的高柔结构，适当提高地震下的抗侧移刚度和承载力是合理的。
5、层刚度比和层抗剪承载力的控制
抗震规范、高层规程均有“楼层刚度不宜小于相邻上层70％ 或其上三层侧向刚度平均值的80％”的规定。《高层民用钢结构技术规程》(GJG99―98)(高钢规)3．3．1条规定，楼层刚度不小于相邻上层的70％，且连续三层总的刚度降低不超过50％。抗震规范规定结构楼层抗剪承载力不小于相邻上层的80％，高层规程规定A级高度层抗剪承载力不小于其上一层的80％、B级高度抗剪承载力不小于上层的75％。高钢规规定任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力不小于其相邻上层的80％。
三、实例分析
1、工程概况
项目位于昆明市高新区前所村“城中村” 改造（联邦国际）项目A2、A3号地块。总用地面积140312m2。土地用途为商业、住宅用地，其中商业占10%，住宅占90%。裙房面积为1.4 万m2，办公楼面积约为12.6万m2，上部塔楼包括： 1、2、3、5栋住宅楼36 层，标准层层高3.6m，建筑总高度129.6m。本次针对较高的1、2、3、5栋住宅楼进行结构布置，计算并探讨各种布置方案的性能。下部裙房包括：五层商业面积1.4 万m2，首层层高5.2m，其余商业层高4.5m。设置两层地下室，根据地质报告拟采用桩基础。
2、计算软件
本工程设计计算所采用的计算程序：PMCAD、SATWE。
3 结构布置
根据建筑平面功能采用三种布置方案对比，建筑平面详见图1。
图1
为解决高烈度区多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用较大，针对矩形平面的短边分别采取加强措施如下：
（1）方案一：采取建筑物两侧全高设置支撑体系与型钢混凝土框架梁柱形成抗侧力体系与混凝土核心筒共同抵抗地震作用，详见图2。
（2）方案二：结合建筑功能在两侧布置开洞联肢剪力墙抗侧力构件与混凝土核心筒共同抵抗地震作用，详见图3。
（3）方案三：在21 层设置加强层，通过布置刚度较大的水平伸臂桁架和周边环带斜腹杆桁架，利用框架柱的轴力形成反向弯矩，减少内筒的倾覆力矩，进而减小结构在水平地震作用下的位移。详见图4。
4、结构小震作用下及风荷载作用下弹性计算分析如下表
5、结论分析
（1）风荷载作用下建筑结构均能满足规范要求的层间位移角。
（2）抗震设防烈度8 度（0.2g）区，一般地震作用下位移角较大，分别对比方案一（全高支撑方案）、方案二（两层剪力墙方案）、方案三（伸臂加强层方案）在小震作用下，方案一与方案二能满足规范对位移角要求，方案三不满足。
（3）本次计算结果对比表明，在高烈度去小震作用下，伸臂加强层方案提给抗侧刚度有限，且引起楼层受剪承载力严重突变，造成结构竖向产生薄弱层，对抗震十分不利。方案一和方案二在小震作用下弹性计算和多遇地震下弹性时程分析法进行补充计算，均表现出较好的抵抗水平力性能。方案一要求全楼设置钢构件侧向支撑，在造价成本上比较大，且仍然存在楼层受剪承载力突变，产生竖向薄弱层。
（4）方案二结合建筑方案，在弱侧适当布置剪力墙方案能较好的满足结构性能要求，且由于采用常规施工做法，从经济角度和方便施工角度考虑均为合适方案。
【参考文献】
关键词：超限高层建筑、抗震设计、超限审查
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
随着国民经济发展，高层建筑除了满足建筑使用功能的要求，对建筑个性化的体现越来越重视，使高层建筑的平面、立面均极其特殊，各种新的复杂体形结构（如连体结构、主裙楼整体连接结构、大底盘多塔楼结构、立面多次收进退层结构及大悬挑结构等）、复杂结构体系（如各种类型的结构转换层、多重组合结构和巨型结构等）出现。
1超限高层的设计方法
复杂结构设计分析，采用多个相应恰当的、合适的力学模型进行抗震验算分析，不是用所谓截然不同的、不合理的模型进行比较分析。“抗规”要求的不同力学模型，还应属于不同的计算分析程序。分析结果具体体现在：结构与结构构件在地震作用下，抵抗地震作用的承载力具有客观存在性，在相应设计阶段主要振动周期、振型和地震作用最大受剪承载力（底部总剪力 V0）应出入不大。整体结构应进行弹性时程分析补充计算 （应注意地震波采集须符合规范要求）；宜按弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算；受力复杂的结构构件，宜按应力分析结果校核配筋设计。
超限高层根据结构抗震性能设计，选择性能目标控制，选定性能设计指标。第一性能水准的结构应满足弹性设计要求（多遇地震），结构的层间位移、结构构件的承载力及结构整体稳定等均应满足规范规定；按设防烈度（中震）的结构，构件承载力在不计入风荷载作用、不考虑与抗震等级要求相关的内力增大系数时需要满足弹性设计和抗震承载力要求。第二性能水准的结构，在中震或预估罕遇地震作用下，与第一性能水准的结构的差别是，框架梁、连梁等耗能构件正截面承载力只需要满足“屈服承载力”设计，即采用构件材料标准值和重力、 地震作用组合标准值工况下的验算。第三性能水准的结构，在中震或预估罕遇地震作用下，允许部分框架梁、连梁等耗能构件正截面承载力进入屈服阶段，受剪承载力宜按“屈服承载力”设计，竖向构件及关键构件正截面承载力应满足“屈服承载力”设计的要求；整体结构进入弹塑性阶段，应进行弹塑性分析。第四性能水准的结构，应进行结构弹塑性计算分析，在中震或预估罕遇地震作用下，关键构件抗震承载力应满足“屈服承载力”设计的要求；允许部分竖向构件及大部分框架梁、连梁等耗能构件进入屈服阶段，但构件受剪截面应满足界面限制条件要求；结构的抗震性能必须通过结构弹塑性计算分析，在预估的罕遇地震作用下找出弹塑性层间位移角、屈服构件的次序和塑性铰分布、塑性铰部位的材料受损程度。第五性能水准的结构，应进行结构弹塑性计算分析，在预估罕遇地震作用下，关键构件抗震承载力宜满足“屈服承载力”设计的要求；应注意同一楼层的竖向构件不宜全部进入屈服并控制整体结构承载力下降的幅度不超过10%。
隔震与消能减震设计，是一种有效地减轻地震灾害的技术，在提高结构抗震性能上具有优势（即抗震设防目标能力有所提高）。隔震技术一般可使延长整个结构体系的自振周期达到使水平地震加速度反应降低60%左右（相当于常规抗震设计设防烈度降低1.0度~1.5度），从而达到大大降低地震作用，并能获得很好的经济效益。隔震设计计算分析方法一般为时程分析法， 强调隔震层设计与构造措施的重要性。消能减震通过消能器（分为速度型和位移型阻尼器）设置控制预期的结构变形、 增加结构阻尼达到减少地震反应，较好地发挥出经济效益。 设计计算分析方法一般为非线性时程分析法，与常规抗震设计设防烈度约降低 1.0 度设计。因此在部分楼层增设粘滞阻尼消能支撑（设计往往布置在计算分析层间位移角较大的部位，并注意两个主轴方向的均匀布置），通过提高结构的附加阻尼比来降低结构的位移反应。整体结构的非线性时程分析结果表明，在框架－抗震墙结构中增设消能支撑，可以较为经济地控制结构的楼层位移，提高结构的抗震安全储备。
建筑抗震性能化设计，根据设防目标立足于结构承载力与变形能力的综合考虑，具有针对性和灵活性（或对整个结构、或对某些具体部位或关键构件）设计分析方法达到预期的性能目标，分为构件或结构弹性分析、弹塑性分析，基于提高建筑抗震安全性（承载力、变形、构件延性）或满足使用功能的专门要求。
“小震不坏，中震可修，大震不倒”三水准目标，即第一水准按众值烈度或多遇地震影响时，结构抗震分析采用弹性反应谱进行弹性分析设计，主要是承载力验算，又称第一阶段线弹性设计；第二水准按基本烈度或设防地震影响时，考虑非线性弹塑性变形及承载力略有提高，属于第二阶段弹塑性变形验算；第三水准按最大预估烈度或罕遇地震影响时，主要通过概念设计和抗震措施满足结构设计要求，即第一阶段和第二阶段分析（通过静力非线性分析、又称静力推覆分析和动力非线性分析、又称弹塑性时程分析）过程，并采取相应的抗震措施。
2超限高层的抗震设计审查
根据《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》（建设部111 号令）、《超限高层建筑抗震设防专项审查技术要点》（建质[2010]109 号通知），建设工程施工图设计审点应放在抗震概念设计上，是否符合现行工程设计标准、规范要求的基础上，施工图设计文件编制深度是否满足要求，认真分析结构计算模型及计算分析与实际情况的相符性、合理性，结构超限判断、抗震设防目标及抗震设防措施的准确性，力求审查过程以提高施工图设计质量为目的，不拘泥于传统的形式，应有前瞻性，跟进专业技术的新发展和趋势，专研技术疑难问题，认识新的结构体系、运用新的结构分析手段，设计方法和施工技术得到发展，推动了建筑行业科技进步的现实， 注重设计的合理性、经济性，促进建筑工程设计对公众安全、公共利益质量监督作用。通过工程超限高层审查专家组的审查意见，设计能够掌握和切中要点，反应全面和关键部位（如薄弱层、软弱层）采取结构抗震加强综合措施，提高结构能力水准。
工程设计送审审查资料一般从几个步骤入手，即工程概况、工程设计、结构计算结果及分析、结构不规则类型及超限的描述和判别、结构超限应考虑的问题及解决办法应对的加强措施，即内容应翔实，针对性强。《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》详细规定了相关内容。
目前，视工程抗震专项审查项目的超限程度具体情况，超限工程专家组技术审查意见包括了省住房和城乡建设厅抗震办委托全国或省抗震专家提出的意见，不仅肯定了超限高层设计判别，同时进一步调整和补充了计算分析和采取抗震加强措施的要求的必要性，也是对工程设计的指导性意见、第二阶段施工图审查的审查依据参考之一。
3结语
总之，建筑结构抗震概念设计的不断发展，指导工程抗震设计重要性日趋显示出来。我们还可从文献[1]、文献[2]、文献[3]中关于建筑结构抗震设防审查工程看出 ，超限及不规则建筑工程结构的研究分析思路、设计与计算方法，对建筑超限判断、超限部分所采取更为严格的措施等，提高工程结构的防震救灾综合能力；文献[1]还强调了在内在的设计技术发展和创新、推进、完善和补充现行规范方面提出操作性较好的说明。这一切，恰好说明了建筑结构抗震概念设计作为基本设计和审查思路的必要性。
参考文献:
[1] 超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] GB 50011-2010建筑设计抗震规范[S].，2011.
